Estudio de la factibilidad de aplicación, a escala planta piloto, del catalizador Cr2O3, soportado en alúmina, en la reducción de emisión de SO2 a la atmósfera proveniente de fuentes fijas

Resumen: Se propone utilizar un óxido como el Cr2O3 como catalizador ya que se ha determinado anteriormente, en la primera etapa de esta investigación, (“Estudio comparativo de la retención de SO2 sobre óxidos de metales de transición soportados en alúmina”), que la retención de SO2 sobre su superficie es un proceso de quimisorción con formación de especies sulfito superficiales sobre sitios básicos y un proceso de óxido reducción del ión metálico. Apoya este mecanismo el hecho de que la cantidad de SO2 adsorbido es función de la temperatura. La mayor eficiencia del Cr2O3 puede explicarse en base a sus propiedades superficiales, lo cual ha sido utilizado en la segunda etapa de reacción de reducción, ya que se ha completado la etapa inicial de quimisorción. En la segunda etapa de esta investigación (“Estudio de la reacción de reducción de SO2 con CH4 a altas temperaturas sobre catalizador de Cr2O3 soportado en alúmina”), se apuntó al estudio de un nuevo tipo de sinergia entre propiedades ácido-base y propiedades redox en una misma superficie. La tercera etapa apuntó a determinar la influencia que tiene el O2 en este proceso, ya que el O2 se encuentra presente en las chimeneas industriales en las condiciones de reacción entre el SO2 y el CH4, y produce modificaciones en los parámetros de reacción. Se experimentó con diferentes masas de catalizador y flujos de los distintos gases, y se estudió la influencia de la presencia de oxígeno en la reacción y particularmente con diferentes flujos del mismo, y la posibilidad de regeneración del catalizador.En esta cuarta y última etapa se están estudiando los cambios que se producen en la reacción al pasar de escala laboratorio a planta piloto utilizando una columna de mayor diámetro construída en metal. A través de los datos experimentales se está estudiando, en conjunto con el INIFTA, la presencia de especies sulfito y sulfato sobre la superficie del soporte. Adicionalmente, por medio del programa VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package), se analiza la interacción entre los reactivos gaseosos y el soporte.Abstract: We aim to use an oxide like Cr2O3 as a catalyst because it has been previously demonstrated, in the first stage of this research, (“Comparative study of SO2 retention over different transition metal oxides supported on alumina”), that the SO2 retention over its surface is a chemisorption process with formation of superficial sulphite species over basic sites and a metallic ion oxide-reduction process. This procedure is supported by the fact that the amount of adsorbed SO2 is a function of temperature. The Cr2O3 highest efficiency can be proved from its superficial properties, which has been used in the second stage of reduction reaction, since the initial stage of chemisorption has been completed. The second stage of this research (“Study of the reaction at high temperatures reduction of SO2 with CH4 over alumina supported Cr2O3 catalyst”), was aimed at the study of a new type of synergy between acid-base properties and redox properties over a same surface. This third stage aims at determine the influence of O2 in this process, since the O2 is present in industrial chimneys in the reaction conditions between SO2 and CH4, and produces some changes in the reaction parameters. Experiments were made in order to achieve the preset objectives; in these experiments we worked with different catalyst masses and gases flows, and studied the influence of oxygen presence in the reaction and particularly with different oxygen flows, and the possibility of catalyst regeneration. In this fourth and last period, we are studying the changes produced in the reaction when we modify the scale from laboratory to pilot plant, using a metal column with a bigger diameter. Using the experimental data, we are studying the presence of sulfite and sulfate species on the support surface. Additionally, we are analyzing the interaction between gaseous reactives and the support through the VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package) program